向心力的测量.docVIP

得分 教师签名 批改日期 一、实验目的 利用转动平台验证向心力公式 二、实验原理 物体做圆周运动需要一个指向圆心向心力， 向心力F=mω2R=mv2/R=mvω （1—1） m是物理的质量，ω是物体做圆周运动的角速度，R是做圆周运动的半径，v是做圆周运动的线速度。所以，如果知道了以上的物理量，就可以算出向心力了。 实验室使用如图的转动装置，使用转动传感器能很容易测量出角速度，所以本次实验采用控制变量法来验证向心力公式： F= mω2R。 设F=f（m，ω2，R） 然后 1、控制m,R不变，测量不同角速度时的向心力 2、控制m,ω不变，测量不同半径时的向心力 3、控制R,ω不变，测量不同质量时的向心力 图1 三、实验步骤 1、连接好装置，启动计算机和DataStudio软件并调节好相应参数 2、调试装置，直至能正常测量为止。 3、根据F=f（m，ω2，R） 然后做3组实验： 1）、控制m,R不变，测量不同角速度时的向心力 2）、控制m,ω不变，测量不同半径时的向心力 3）、控制R,ω不变，测量不同质量时的向心力 4、操作电脑，记录以上3组数据 四、数据记录与数据处理 第一组，保持m和R不变，改变角速度 编号 m(g) R（m） 角速度ω（弧度/S） F/g（单位g） a1 102.2278 0.15 3.46 53.3432 a2 102.2278 0.15 3.78 70 a3 102.2278 0.15 3.97 80 a4 102.2278 0.15 4.68 100 a5 102.2278 0.15 5.07 111.6864 第二组，保持R不变，改变m和角速度 编号 m R(m) 角速度ω F b1 150.571 0.10 3.38 50 b2 198.9142 0.10 3.99 90 b3 247.2574 0.10 3.79 105 b4 295.6006 0.10 3.61 125 第三组，保持角速度和m不变，改变R 编号 m R（m） 角速度ω F c1 102.2278 0.19 4.43 115 c2 102.2278 0.17 4.43 100 c3 102.2278 0.15 4.44 90 c4 102.2278 0.13 4.45 75 c5 102.2278 0.11 4.46 65 数据处理，采用逐商法：后一项比前一项（每个参数），然后结果与原公式F= mω2R相比。 第一组： m R ω2 F/g a2/ a1 1 1 1.194 1.312 a3/ a2 1 1 1.103 1.143 a4/ a3 1 1 1.390 1.250 a5/ a4 1 1 1.174 1.117 从这组可以看出，（F/g）2/（F/g）1约等于（ω2）2/(ω2)1 第二组： m R ω2 F/g b2/ b1 1.321 1 1.394 1.8 b3/ b2 1.243 1 0.902 1.167 b4/ b3 1.956 1 0.907 1.190 从这组可以看出，（F/g）2/（F/g）1，约等于(mω2)2/(mω2)1 第三组 m R ω2 F/g c2/ c1 1 0.895 1 0.870 c3/ c2 1 0.882 1.002 0.900 c4/ c3 1 0.867 1.002 0.833 c5/ c4 1 0.846 1.002 0.866 从这组可以看出（F/g）2/（F/g）1，约等于R2/R1 五、实验仪器 仪器名称 型号 主要参数 用途 750接口 CI7650 阻抗1 MΩ。最大的有效输入电压范围±10 V 连接计算机和光传感器，使光传感器测得的数据输入计算机 计算机和DataStudio CI6874 —— 处理光传感器测得的数据 转动组合平台 ME-8951 转动实验装置 向心力配件 ME-8952 配合转动平台使用 转动传感器 CI-6538 测量角速度、角加速度和角位移，也可测量速度、加速度和位移 超级滑轮 ME-9450 低摩擦 只能滑轮，提供低摩擦系统 砝码及挂钩 电子天平 FA2004N 测量范围0—200g，分度值0.1mg 测量质量 转动马达 ME-8955 DC电源（SF-9582），函数发生器PI-9598）或功率放大器（CI-6552）供电 驱动向心力部件 五、